【導(dǎo)讀】本文主要是針對某水泥廠110kV變電所進行設(shè)計。根據(jù)變電所周邊地區(qū)提供?？偨祲鹤冸娝芭潆娤到y(tǒng)進行設(shè)計。并對主要設(shè)備進行選型校驗，對主變壓器、線路進行保護整定計算，對主、變線路進行防雷保護等。在這次設(shè)計中，負(fù)荷計。線截面、電壓和電流互感器等主要電氣設(shè)備。變壓器在供電系統(tǒng)中也是重要的設(shè)

　　

【正文】 10kV 戶外支 持瓷瓶 ZS—20/2021 2. 10kV 母線金具 MWp—203 3. 10kV 穿墻套管 CW1——20/2021A 4. 10kV 母線間隔墊 JG—11。 5. 母線間隔墊 JG—11。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 設(shè)備母線的選擇 按長期允許電流選擇硬銅矩形母線，母線最大持續(xù)工作電流為： )(242 160 a x AI w ????? 選擇硬銅矩形母線： 1TMY10010mm。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 第 3 章 平面圖及主接線設(shè)計 總降及車間變電所位置 初步設(shè)計方案一：一臺主變，四臺配變，一臺備用變壓器備用 4變，在全廠負(fù)荷中心處如圖。 圖 31 變電所位置布置方案一 但由于所選用的變壓器是油浸式變壓器，如果發(fā)生變壓器著火等危險情況，把備用變壓器設(shè)置在廠區(qū)中央位置不安全，并且也影響整個廠區(qū)美觀規(guī)劃。因此把備用變壓器設(shè)置在廠邊與四號配變相鄰。由此確定方案二。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 方案二：兩臺主變，四臺配變，一臺備用變壓器備用 4變，此變壓器位置如圖。 圖 32 變電所位置布置方案二 主接線設(shè)計 變電站主接線 的設(shè)計要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。 通常變電站主接線的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用短路器數(shù)目教少的接線，以節(jié)省投資，隨出線數(shù)目的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線帶旁母接線或采用一臺半斷路器接線。變電站的低壓側(cè)常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴建。 610kV 饋線應(yīng)選輕型斷路器，如 SN10型少油斷路器或 ZN13 型真空斷路器；若不能滿足開斷電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn) 定要求時，應(yīng)采用限流措施。在變電 站中最簡單的限制短路電流的方法，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 是使變壓器低壓側(cè)分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分列電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。 故綜合從以下幾個方面考慮： 1. 斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電； 2. 線路能否滿足 Ⅰ ,Ⅱ 類負(fù)荷對供電的要求； 3. 大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。 主接線方案的擬定： 對本變電所原始材料進行分析，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，供電可靠，經(jīng)濟合理的主接線 方案。此主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。故擬定的方案如下： 方案 Ⅰ ： 110kV 側(cè)采用橋式接線， 10kV 側(cè)采用單母接線。 方案 Ⅱ ： 110kV 側(cè)采用橋式接線， 10kV 側(cè)采用單母分段。 以上兩個方案 110kV 側(cè)均采用單母線接線，單母線接法具有簡單清晰、設(shè)備少、投資少，運行操作方便且有利于擴建等優(yōu)點，但是它的可靠性和靈活性比較差。比較可知方案 Ⅰ 的 10kV 出線的某一回路出現(xiàn)故障時有可能使整個線路停止送電，所以很難保證供電的可 靠性、不便于擴建檢修，故不采用。方案 Ⅱ 的 10kV 側(cè)某一線路出現(xiàn)故障時不至于使整個母線停電，滿足供電可靠、操作靈活、擴建方便等特點，所以采用方案 Ⅱ ，主接線圖（附錄）。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 第 4 章 過電壓與接地保護 過電電壓保護 過電壓的含義 在電力系統(tǒng)中，各種電壓等級的輸配電線路、發(fā)電機、變壓器以及開關(guān)設(shè)備等。正常運行狀態(tài)下只承受其額定電壓的作用，但在異常情況下，可能由于某些原因，造成上述電氣設(shè)備主絕緣匝間絕緣上的電壓遠遠超過額定值，雖然時間很短（一般從幾微秒至幾十毫秒），但電壓升高的數(shù)值可能很大。在 沒有防護措施或設(shè)備本身絕緣水平較低時，將使設(shè)備絕緣被擊穿，使電力系統(tǒng)的正常運行遭受破壞。通常將這種對設(shè)備絕緣有危險的電壓升高叫做過電壓。 過電壓的類型 過電壓的產(chǎn)生都是由于電力系統(tǒng)的電磁能量發(fā)生瞬間突變所引起的。 1. 由外部直擊雷或雷電感應(yīng)突然加到系統(tǒng)里的叫做大氣過電壓或叫外部過電壓。 雷電是帶電荷的云所引起的放電現(xiàn)象，雷電放電是雷云所引起的放電現(xiàn)象。雷電過電壓類型 :直接雷擊過電壓、感應(yīng)雷過電壓、雷電反擊過電壓、雷電侵入波。變電所范圍內(nèi)雷擊目的物：內(nèi)外配電裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。 2. 系統(tǒng)運行中由于操作、故障或其它原因引起的系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的振蕩、積聚和傳播，從而產(chǎn)生的過電壓叫做內(nèi)部過電壓 [10]。 雷電過電壓保護 1. 110kV 及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置架構(gòu)上。 安裝避雷針的架構(gòu)支柱應(yīng)與配電裝置接地網(wǎng)相連接。在避雷針的支柱附近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處止，沿接地線的距離，不得小于 15m。在變壓器門型架構(gòu)上，不得裝置避雷針。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 在選擇獨立避雷針的裝設(shè)地點時，應(yīng)盡 量利用照明燈塔，在其上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)獨立避雷針時，避雷針與配電裝置部分在地中和空氣中應(yīng)有一定的距離。 (1) 地中：避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網(wǎng)的地中距離 Sdi≥（ m），式中 R 是獨立避雷針的接地電阻。在任何情況下， Sdi不得小于 3m。 (2) 空氣中：由獨立避雷針到配電裝置導(dǎo)電部分之間以及到配電裝置電力設(shè)備與架構(gòu)接地部分之間的空氣距離 Sk≥+（ m），式中 h 是被保護物考慮點的高度。在任何情況下， Sk 不得小于 5m[11]。 2. 110kV 及以下的屋外配電裝置，可將保護線 路的避雷線連接在配電裝置的出線門型架構(gòu)上，須滿足下列條件： (1) 線路終端桿塔的接地電阻應(yīng)不大于 10Ω； (2) 在變壓器母線 10KV 出口處裝設(shè)閥型比雷器 3. 控制樓及屋內(nèi)配電裝置對直擊雷的防雷措施如下： (1) 金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時，將金屬部分接地； (2) 屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； (3) 結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體的屋頂時，采用避雷帶保護，該避雷帶的網(wǎng)絡(luò)為8～ 10m，每隔 10～ 20m 設(shè)引下線接地。 上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω。 4. 限制操作過電壓和雷電侵入波的措施 110kV 系統(tǒng)采用氧化鋅避雷器，并以避雷器 10kA 雷電沖擊殘壓作為絕緣配合的依據(jù)。在 110kV 架構(gòu)上設(shè)置了 2 只高度為 25m 的避雷針。在變電站的圍墻兩端各設(shè)一只為 25m 的獨立避雷針，作為直擊雷的保護裝置。 110kV 變壓器中性點要裝避雷器，因為 110kV 及以上電壓等級的變壓器一般是半絕緣的，即中性點的絕緣水平低于線端絕緣水平。對于中性點不接地的分級絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線路侵入變電站到達變壓器中性點以及系統(tǒng)單相接地、非全相運行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵磁電感與線路對地電 容諧振時，會產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對分級絕緣變壓器中性點構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞。所以中性點要裝設(shè)避雷器 [12]。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 接地保護 接地保護概述 接地保護又常稱保護接地，就是將正常情況下不帶電，而在絕緣材料損壞后或其他情況下可能帶電的電器金屬部分（即與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分）用導(dǎo)線與接地體可靠連接起來的一種保護接線方式。 接地保護一般用于配電變壓器中性點不直接接地（三相三線制）的供電系統(tǒng)中，用以保證當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而漏電時產(chǎn)生的對地電壓不超過安全范圍。如果電氣未采 用接地保護，當(dāng)某一部分的絕緣損壞或某一相線碰及外殼時，電氣的外殼將帶電，人體萬一觸及到該絕緣損壞的電器設(shè)備外殼（構(gòu)架）時，就會有觸電的危險。相反，若將電氣設(shè)備做了接地保護，單相接地短路電流就會沿接地裝置和人體這兩條并聯(lián)支路分別流過。一般地說，人體的電阻大于 1000 歐，接地體的電阻按規(guī)定不能大于 4 歐，所以流經(jīng)人體的電流就很小，而流經(jīng)接地裝置的電流很大。這樣就減小了電器設(shè)備漏電后人體觸電的危險 [13]。 中性點接地方式 110kV 及以上電壓等級的電力系統(tǒng)，均屬于大接地電流系統(tǒng)，中性點直接接地系統(tǒng)。 中性點直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一點接地故障時，即構(gòu)成單相接地短路，這時所產(chǎn)生的故障電流很大，所以稱大電流接地系統(tǒng)。 10kV 以下電壓等級的電力系統(tǒng)，均屬于小接地電流系統(tǒng)，中性點不與接地裝置連接或經(jīng)過消弧線圈、電壓互感器以及高電阻與接地裝置連接的高壓電力系。統(tǒng)稱小接地短路電流系統(tǒng) [14]。 中性點接地原則 中性點直接接地是將發(fā)電機或變壓器的中性點直接與接地裝置連接，或中性點經(jīng)小阻抗與接地裝置連接。系統(tǒng)中全部或部分變壓器中性點直接接地，是大接地電流系統(tǒng)的標(biāo)志，其主要目的是降低對整個系統(tǒng)絕緣水平的要 求。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 當(dāng)中性點接地變壓器臺數(shù)，容量及其分布情況變化時，系統(tǒng)零序序網(wǎng)也隨之變化，因此同一點故障時，零序電流的分布也隨之變化。所以變壓器中性點接地情況的變化，直接影響到零序電流保護的靈敏度。 因此，變壓器中性點接地原則： 1. 不使系統(tǒng)出現(xiàn)危險的過電壓； 2. 不使零序網(wǎng)有較大的變化，以保證零序電流保護有穩(wěn)定的靈敏度 。 本站接地保護設(shè)計 本變電站在以下情況下需采用接地保護： 1. 電機、變壓器、電器、攜帶式及移動式用電器具的外殼。 2. 電力設(shè)備的傳動裝置。 3. 配電屏與控制屏的框架。 4. 電纜外皮及電力電纜接線盒，終端盒的外殼。 5. 電力線路的金屬保護管，敷設(shè)的鋼索及起重機軌道。 6. 裝有避雷器電力線路的桿塔。 7. 安裝在電力線路桿塔上的開關(guān)、電容器等電力裝置的外殼及支架。 在中性點不接地的低壓系統(tǒng)中，在正常情況下各種電力裝置的不帶電的金屬外露部分，除有規(guī)定外都應(yīng)接地。 為了防止電氣設(shè)備因絕緣損壞而使人身遭受觸電危險，將電氣設(shè)備的金屬外殼與供電變壓器的中性點相連接 者稱為接零保護。 在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，電力裝置應(yīng)采用低壓接零保護 。 在中性點不接地的低壓電力網(wǎng)中，電力裝置應(yīng)采用低壓接地保護。 本次設(shè)計，接地網(wǎng)采用垂直接地和水平接地干線聯(lián)合構(gòu)成；在避雷針、避雷器及主變壓器附近增加垂直接地極，加強散流作用，接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)小于 歐姆。 1. 主接地網(wǎng)采用棒形 Ф50 鋼管，長 米鍍鋅接地棒，其間以 606的鍍鋅 (熱鍍 )扁鋼連接成環(huán)形，鋼管上端埋入深度為 米。另外，在接地網(wǎng)靠近 1 主變位置留一接地檢查井。 2. 戶外接地扁鋼與主接網(wǎng)可靠焊接，要三面焊牢 ，其焊接長度為扁鋼寬度的三倍。在焊接點必須刷防銹漆 2 遍，并涂瀝青處理。 3. 接地網(wǎng)施工完畢，接地電阻 Rd≤ 歐。否則將采取降阻措施 [15]。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 結(jié) 論 我做的是 “某水泥廠 110KV 總降壓變電所的設(shè)計 ”.作為大學(xué)階段一次重要的學(xué)習(xí)經(jīng)歷我感覺自己受益匪淺，同時深深的感覺的自己的學(xué)習(xí)能力在不斷提高，一個多月的時間就這樣匆匆的過去了，在劉翠香老師的精心指導(dǎo)下，我經(jīng)過一個多月的學(xué)習(xí)、研究和設(shè)計，終于如期的完成了畢業(yè)設(shè)計。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設(shè)計所要經(jīng)歷的步驟。 這次設(shè)計，使我對總降壓變電所的設(shè)計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用。事實上這次設(shè)計對我的鍛煉是多方面的，除了對設(shè)計過程熟悉外，我還進一步提高了作圖，說明書編輯，各種信息的分析，對文檔 編輯器 的使用等多方面的能力 有所提高 。 在本論文的寫作過程中，參考和借鑒了許多教材和資料中的部分論述，對本論文的完成起到了很大的作用。此次設(shè)計中雖充分采納了老師和同學(xué)們的經(jīng)驗和意見，幾經(jīng)修改，但由于是初次設(shè)計，尚不能縱觀全局以至不能很好的理解老師們的教誨和同學(xué)們的建議，這就使本次設(shè)計及論述過程中難免有些錯誤和 不妥之處，敬請各位老師批評指正。 不久我們將走上工作崗位，這樣的學(xué)習(xí)機會對我們來說已經(jīng)不多了，我們非常重視。我們發(fā)揚團隊合作的精神，互相配合，經(jīng)過艱苦的努力，我們終于創(chuàng)造出了自己的成果。雖然設(shè)計的內(nèi)容中還存在許多的缺陷，但是一個月設(shè)計確實是讓我受益匪淺。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 謝 辭 三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗 號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地 要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的老師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想